Wetenschappers gaan empirisch te werk. Dat wil zeggen dat ze gebruik maken van feitelijke gegevens over de wereld. Empirie is een ander woord om te zeggen: gebaseerd op de ervaring van gebeurtenissen uit de werkelijkheid. Die ervaring bestaat uit observaties. Als die met een rigoureuze en kwantificeerbare methode gebeuren noemen we dat metingen. Eén ervaring kan fantastisch zijn, maar duizend ervaringen zijn beter. Eén iemand die een roze olifant (of een ivoorsnavelspecht) gezien heeft, is goed voor een straf verhaal. Voor we willen aannemen dat roze olifanten inderdaad bestaan, of dat de ivoorsnavelspecht nog niet uitgestorven is, willen we meerdere waarnemingen van verschillende mensen, onder goede omstandigheden, en liefst gedocumenteerd met beeld of geluidsopnamen, afdrukken van sporen of verdroogde uitwerpselen. Het verzamelen van gegevens gebeurt dan best ook in grote hoeveelheden, zodat de bevindingen die erop gebaseerd zijn statistisch significant zijn en niet gebaseerd op toevalstreffers of zinsbegoocheling.
Dieren in potten
Darwin was een veelvraat als het ging om het verzamelen van gegevens. Tijdens de reis met de Beagle verzamelde hij vijf jaar lang aan hoog tempo en in grote getale specimen van dieren, planten en gesteenten. Hij droogde en prepareerde, hij stak ze in bokalen op sterk water, bij stapelde kilo’s fossielen in kratten en dozen. Die ‘natte collectie’ staat nu te pronken in ene speciale vleugel van het Natural History Museum in Londen. Hij observeerde gedragingen van dieren, noteerde de verspreiding van planten en dieren. Hij vulde tientallen notitieboekjes. Hij verzamelde duizenden exemplaren die met de eerstvolgende boot die huiswaarts voer werden meegegeven. Ze werden voor conservatie en determinatie verzonden naar deskundigen aan het thuisfront.
Hij wist dat hij niet alles zelf kon observeren of weten. Daarom stond hij ook in contact met een steeds groeiend netwerk van mensen die voor hem gegevens verzamelden. Hij voerde een zeer uitgebreide correspondentie met mensen over de hele wereld. Hij was het internet ver vooruit. Zijn 14 000 brieven werden ondertussen gepubliceerd en in 39 delen beschikbaar zijn. Hij stelde vragen over de lokale fauna en flora, maar ook over plaatselijke gebruiken en tradities, culturele uitingen en manieren waarop mensen emoties uiten of met hun kinderen omgaan.
Darwin heeft er 17 jaar over gedaan vooraleer hij zijn theorie openbaar maakte. Hij wist hoe gevoelig het onderwerp lag en hoezeer anderen die met inferieure versies van een soort evolutionisme op de proppen waren gekomen, hard afgerekend waren door de publieke opinie. Maar het was misschien nog niet eens zozeer de schrik voor bitsig publiek debat dat hem tegenhield, het was zijn wetenschappelijke behoedzaamheid die hem ophield. Zijn theorie was naar zijn mening nog onvoldoende gedocumenteerd, hij wilde genoeg materiaal hebben waarmee hij zijn controversiële redeneringen kon stofferen. Veldwerk was het enige wat hem meer gegevens kon opleveren.
Hij had wel een massale hoeveelheid observationele gegevens die door iedereen konden nagekeken worden. Hij gebruikte de kennis en de informatie van kwekers van huisdieren (duiven, honden, koeien, schapen, ....) als vergrootglas op het mechanisme van de natuurlijke selectie. Hij beschouwde de selectie die de mens daar doorvoert als een beknopte versie van hetzelfde proces dat in de natuur zich afspeelt. Hij zag in de selectieve kweek van de huisdieren en landbouwgewassen een model voor zijn theorie waarin bepaalde eigenschappen slechts overleven in volgende generaties als ze een evolutionair voordeel hebben opgeleverd. De jachthond die geen buit binnenbrengt, mag zich niet voortplanten. De koe die te weinig melk geeft, wordt niet gedekt. De duif die te laat binnenkomt, wordt opgegeten. Darwin onderhield nauwe banden met de wereld van duivenmelkers, duivententoonstellingen en gespecialiseerde kwekerstijdschriften. Hij zag bij die kwekers dat ze minimale variaties in opeenvolgende generaties konden opmerken. Op basis daarvan waren ze erin geslaagd die wonderlijke veelheid aan rassen vorm te geven. Wat begonnen was als een minimale afwijking groeide zo na vele generaties uit tot tuimelaars, pauwenstaarten, romeinen of kropduiven. Als je niet beter wist zou je denken dat het totaal verschillende soorten zijn. Hetzelfde geldt natuurlijk ook voor honden, waarbij de grootste Deense dog tot het kleinste pekineesje, allemaal afstammen van de eerste wolf die zo slim was om met de mens te gaan samenhokken.
De kracht van dit model was gigantisch. Darwin zag de parallel tussen de hand van de kweker die genadeloos wat hij niet wil uit de keten van de voortplanting onttrekt en de onzichtbare hand van de natuur die de best aangepaste individuen de meeste kans op groot nageslacht geeft en de rest op een zijspoor zet.
Zeepokken
Darwin bestudeerde gedurende acht jaar, nog voor hij de On the origin publiceerde, zeepokken of eendenmossels in de volksmond, het geslacht Cirripedia of rankpotigen in biologentaal. Het zijn een soort schaaldieren, verre verwanten van krabben en kreeften. Maar dat wist men toen nog niet. Omdat ze niet vrij leven werden ze beschouwd als familie van de mosselen en de oesters. Hun sedentaire levenswijze had wel als voordeel dat Darwin ze vrij gemakkelijk in huis kon halen om van dichtbij te bestuderen. Hij besefte dat als hij met gezag over het ontstaan van de soorten wilde spreken hij minstens één soort zeer grondig moest leren kennen. Bovendien was de kennis over de zeepokken nog heel summier en er lag daar dus een groot terrein braak voor een ondernemend naturalist.
Hij vroeg exemplaren aan van rankpotigen van over heel de wereld en slaagde er zelfs in om de collectie rankpotigen van het British Museum los te krijgen. Hij had grote bakken zeewater in huis waarin hij de beestjes kweekte en hun gedrag, van eten tot voorplanting, observeerde. Hij kreeg de gigantische collectie schelpen van tienduizenden exemplaren van een rijke schelpenverzamelaar in bruikleen. De kinderen Darwin vonden de permanente aanwezigheid van de reservoirs vol zeewater en zeepokken zo vanzelfsprekend dat ze verbaasd waren als ze bij vriendjes gingen spelen: “Waar houdt jouw vader zijn zeepokken?”
Hij bestudeerde hun gedrag in diverse omstandigheden en bestudeerde verschillen in opeenvolgende generaties. Hij bekijkt ze met grote nauwgezetheid en wordt getroffen door de grote variatie die ze vertonen. Het valt hem op hoe veel (kleine en grote) verschillen er zijn tussen exemplaren van dezelfde soort. Die variatie is hem als evolutie-denker erg welkom maar zit de systematicus in hem in de weg. Waar eindigt de ene soort en begint de andere? Hij zag een grote variatie, zowel binnen de soort als tussen soorten onderling. En zijn volgende vraag was waar al die variatie toe zou kunnen dienen. Tot dan toe, gebaseerd op zijn waarnemingen tijdens de reis van de Beagle, dacht hij dat soorten ontstonden door geografische isolatie. Maar bij de rankpotigen zag hij dat verschillende soorten op dezelfde plek kunnen leven en dat hun verschillen blijkbaar samenhingen met een verschillende plek in het ecologische systeem. Door concurrentie om verschillende bestaansmiddelen groeien soorten uit elkaar, ze ‘divergeren’.
Tot dan toe hadden biologen basisvormen van organismen beschreven als ware het de essentiële gegevenheden (gegeven door de schepper) van de soorten, die onveranderlijk waren. Maar Darwin zag door zijn nauwgezet vergelijken van de organen van de rankpotigen dat er historische verbanden. Ze bevestigen wat hij in 1844 al had opgeschreven in een van zijn ongepubliceerde teksten: “Deze prachtige delen van hoef, voet, hand, vleugel, vin, zowel van levende als van uitgestorven dieren, allemaal volgens hetzelfde schema gebouwd, en ook de bloemblaadjes, meeldraden, knoppen enzovoort die ontwikkeld zijn uit bladeren, kunnen door de creationist alleen beschouwd worden als ultieme feiten, waarvan de verklaring onmogelijk is; terwijl met onze theorie van de afstamming de feiten noodzakelijk volgen: want volgens die theorie worden alle wezens van elke klasse, bijvoorbeeld de zoogdieren, verondersteld af te stammen van één ouderstam, met zulke kleine stapjes veranderd te zijn, net zoals bij de mens de selectie van toevallige tamme variaties te werk gaat.” De massale, kleine variaties die Darwin in de rankpotigen waarneemt, zijn de brandstof voor de motor van de selectie. Als één van die minieme varianten een voordeel biedt om te overleven en zich beter voort te planten, wordt zo weer een klein stapje gezet in de miljarden jaren durende evolutie.
Alles over één soort
Al dat systematische observeren en noteren resulteerde in vier kloeke boekdelen die nog steeds de basiskennis over deze organismen bevat. Hij beschreef zaken die voorheen onbekend waren. De meeste rankpotigen zijn hermafrodiet en bezitten zowel mannelijke als vrouwelijke voortplantingsorganen. Darwin stelde ondermeer vast dat een bepaalde soort zowel mannelijke als vrouwelijke exemplaren had. Tot dan toe had men ze beschouwd als twee verschillende soorten. Het mannetje bleek klein te zijn en als parasiet in de schelp van het vrouwtje te leven. Bij nader toezien waren er parasitaire mannetjes die met meerdere samen onder moeders schelp huisden.
Voor Darwin was het het levende bewijs van een vermoeden dat hij al eerder geformuleerd had. In de bakken zeewater in zijn studeerkamer observeerde hij iets wat we nu een proces van ‘seksuele divergentie’ zouden noemen. Om de productie van nakomelingen zo succesrijk mogelijk te laten verlopen, ontstonden diverse manieren om zich voort te planten. Het begon met een hermafrodiet waarin één organisme beide geslachten verenigd. In een volgend stadium waarbij kleine vrijlevende ‘mannetjes’(nog niet veel meer dan spermazakjes die zich onder de vrouwelijke schelp ophouden) de spermaproductie aanvullen. Uiteindelijk ontstaan aparte mannelijke organismen die eerst nog parasitair leven maar gaandeweg een onafhankelijk leven gaan leiden.
Het lijkt allemaal weinig spectaculair en dat was het ook. Het kostte Darwin acht jaar van zijn leven, ondertussen meermaals opgehouden door de mysterieuze ziekte die hij op reis moet hebben opgelopen. Maar het bracht hem op ideeën die goud waard waren. De vraag waarom mannen tepels hebben en geen melk geven, was voor hem een mooi voorbeeld van seksuele divergentie. In ons oorspronkelijke gezamenlijke hermafrodiete verleden had één dier alle geslachtsorganen. De tepels bij de mannen zijn daarvan een niet-functioneel overblijfsel, een anatomisch fossiel.
Maar in zijn vierdelige bijbel der rankpotigen heeft hij het daar niet over. Slechts in een geïnformeerde terugblik kunnen we nu zien hoe hij tussen de regels al volop bezig was een stevig fundament te leggen voor de gedachtegang die al in notitieboekjes lagen te broeden en die pas in 1859 aan de wereld zou worden voorgesteld. Hij zag een systeem in de onvoorstelbare natuurlijke variatie in zijn collectie rankpotigen en het systeem geleek op een boom, waarin de verschillende soorten ontstonden als takken en twijgen, verwant aan de kiem die ooit wortel schoot maar telkens weer anders.